KR100838114B1 - 전자 방출원 및 이를 이용한 전계 방출 디스플레이 - Google Patents

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KR100838114B1
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Abstract

본 발명은 전자 방출원과 이를 이용한 전계 방출 장치를 개시한다. 전자 방출원으로서 사용되는 다이아몬드형 탄소(DLC) 필름은 꽃잎 모양으로 배열되어 기판의 표면상에 형성되는 필름 구조물에 의해 특징지어진다. DLC 플레이크의 높이는 마이크로-규모이고, DLC 플레이크의 두께는 나노-규모이다. 그 결과, DLC 필름 구조물의 종횡비는 높다. 따라서, 이 DLC 필름은 전계 방출에 적합한 강화 요소를 가지고 있기 때문에, 뛰어난 전자-방출원으로서 사용된다. 그리고 공개된 전자-방출원 재료는 안정적인 전자-방출원으로서 역할을 하기 위해서 전계 방출 디스플레이에 적용될 수 있다.
Figure R1020070002365
전자 방출원, 필름 구조물, 전계 방출 디스플레이, 다이아몬드형 탄소(DLC), 종횡비

Description

전자 방출원 및 이를 이용한 전계 방출 디스플레이{Electron-Emission Source and Field Emission Display Using the Same}
제1도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 DLC 필름층을 증착시키는데 사용되는 스퍼터링(sputtering) 반응 챔버를 도시하는 개략적인 도면이다.
제2a도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 표면상에 DLC 필름층이 증착된 기판의 표면을 나타내는 주사전자 현미경(SEM) 사진이다.
제2b도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 표면상에 DLC 필름층이 증착된 기판의 측면을 나타내는 주사전자 현미경(SEM) 사진이다.
제3도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 전계 방출 효과를 시험하기 위한 다이오드 타입 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
제4도는 본 발명의 제3 내지 제7 구체예에서 만들어진 DLC 필름층의 라만 그래프(Raman plot)이다.
제5도는 본 발명의 제3 내지 제7 구체예에서 만들어진 DLC 필름층을 가진 기판에 대한 다이오드 전계 방출 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
제6도는 본 발명의 제6 구체예에서 만들어진 DLC 필름층을 가진 기판에 대한 트라이오드(triode) 전계 방출 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 램프 3 : 테스트 필름
10 : 히터 11 : 로드 플랫폼
12 : 목적물 재료 13 : 전력 공급원
14 : 진공 펌프 장치 15 : 셔터
31 : DLC 필름층 32 : 유리 기판
33 : 발광층 35 : 노치
100 : 반응 챔버 111 : 기판
301 : 음극 플레이트 302 : 양극 플레이트
A, B, C : 기체 공급 장치
발명의 분야
본 발명은 전자-방출원에 관한 것이다. 보다 구체적으로 전자-방출원을 가진 전계 방출 디스플레이에 관한 것이다.
발명의 배경
디스플레이 장치는 우리의 일상생활에서 매우 중요한 것이 되었다. PC 시스템 및 인터넷을 사용하는 경우를 제외하더라도, 디스플레이 장치는 이미지와 텍스트를 보여주기 위해서 TV, 휴대 전화, PDA(개인 휴대용 단말기) 및 디지털 카메라에 사용된다. 종래의 브라운관에 비하여, 새로운 평판 디스플레이(flat panel display)는 경량이고 부피가 작은 장점을 가지고 있고, 인간 신체에 덜 해롭다.
개발된 평판 디스플레이 기술 중에서, 전계 방출 디스플레이(FED)가 가장 유망한 디스플레이 기술로 두각을 나타내고 있다. 전계 방출 디스플레이(FED)는 종래의 CRT(브라운관)에 의해 구현되는 것과 동일한 고해상도를 가지며, 좁은 시야각, 좁은 작동온도 범위, 및 낮은 응답시간과 같은 LCD(액정 디스플레이)의 문제점을 가지고 있지 않다. 즉, 전계 방출 디스플레이는 높은 방출 효과, 빠른 응답속도, 적합한 화면 조정, 100 ftL를 초과하는 휘도, 구조의 소형화, 넓은 시야각, 넓은 작동온도 범위, 및 높은 작동 효율 등의 장점을 갖는다.
전계 방출 디스플레이(FED)에 대하여 낙관적인 전망을 하는 다른 이유는 백라이트 모듈(backlight module) 없이도 작동할 수 있다는 점이다. 심지어 햇빛이 비추는 외부 환경에서도, 전계 방출 디스플레이(FED)는 휘도에 있어서 우수하게 작동한다. 이러한 이유로, 전계 방출 디스플레이(FED)는 지배적인 디스플레이 기술로서 LCD와 이미 경쟁적인 위치에 있다고 보이며, LCD를 대체할 것으로 기대된다.
상기 전계 방출 디스플레이(FED)는 10-6 torr 이하 압력의 진공 상태 하에서 전기장을 사용하여 음극의 팁(tip)의 전자를 끌어당기는 브라운관과 유사하게 작동된다. 그리고 양극 플레이트의 양 전압에 의해 가속되어진 상태에서 전자는 상기 양극 플레이트에 있는 형광 분말에 충돌하여 발광한다. 일반적으로, FED는 게이트와 상기 음극 사이에 인가된 전압차의 변화를 조절하고, 전자-방출원이 예정된 시간에 전자가 방출하게 한다.
전계 방출 음극에 관한 조건을 충족시키기 위해서, 전계 방출 음극의 일함수 및 기하학적 구조가 가능한 작은 것이 이상적이다. 선행 기술인 전자 방출 성분이 원추형으로 형성된 금속이 가지는 짧은 반감기 및 그 제조의 어려움을 고려하여 볼 때, FED의 전자 방출원에 대한 현재의 연구는 주로 화학적 안정성, 전기 전도성, 혹은 낮은 전자 친화력을 가진 탄소 타입에 초점을 모으고 있다. 보다 구체적으로, 바람직한 상기 탄소 물질은 비결정성 탄소 필름, 다이아몬드 필름, 다이아몬드형 탄소 필름, 및 탄소 나노튜브를 포함한다.
높은 종횡비(aspect ratio)와 같은 구조적 특성으로 인하여, 탄소 나노튜브는 낮은 역전압 및 높은 전류 방출 밀도의 특성을 갖게 된다. 즉, 이러한 뛰어난 전계 강화 요소로 인하여 탄소 나노튜브가 일반적인 전계 방출 물질로 사용된다.
그러나, 탄소 나노튜브는 결점을 가지고 있다. 구조에 있어서 나노-규모(nano-scale)의 특성은 상기 전자 방출원 슬러리(slurry) 상에서 탄소 나노튜브가 균일하게 분포되는 것을 저해하여, 불균일한 전류 분배의 결과를 발생시키며, 작동 수명을 짧게 만든다. 또한, 탄소 나노튜브의 넓은 표면적은 나노튜브 구조의 불안정성을 야기시킨다. 따라서 전계 방출 안정성을 향상시키기 위해서 탄소 나노 튜브의 표면 수정에 대한 필요성이 요구된다.
다이아몬드-형 탄소(DLC)는 주로 SP3 3-차원 구조와 SP2 평면 구조를 가진 탄소로 구성된다. 상기 SP3 구조는 낮은 전자 친화력과 강한 기계적 물성을 갖고, 상기 SP2 구조는 더 나은 전도성을 갖는다. 그리하여 이러한 두 개의 구조를 가진 상기 DLC는 낮은 전자 친화력 및 전도성을 갖는 장점이 있다.
이와 같이 우수한 구조상의 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 우수한 전계 강화 요소를 포함하고 있는 다이아몬드-형 탄소 전자 방출 물질이 제공될 것이 요구된다. 또한, DLC는 우수한 전자 방출 물질을 형성하기 위한 성분의 연속 제조 공정에 적합한 안정적인 물질 특성을 갖는다.
본 발명의 목적은 전자 방출원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 다이아몬드-형 탄소 전자 방출 물질을 포함하는, 우수한 전계 강화 요소를 가진 전자 방출원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 전계 강화 요소를 가진 전자 방출원이 적용된 전계 방출 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 전자 방출을 위한 재료로써 필름 구조물을 가지는 DLC 필름층을 사용하는 전자-방출원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 DLC 필름의 필름 구조물은 마이크로-규모의 높이와 나노-규모의 두께를 갖기 때문에 본 발명의 DLC 필름의 필름 구조물은 높은 종횡비를 갖는다.
본 발명은 하나의 기판과 그 기판의 표면 위에 증착된 전자 방출층으로 이루어지는 전자 방출원을 제공함으로써 그 목적을 달성한다. 상기 DLC 필름층의 필름 구조물은 상기 기판의 표면상에 배열되어 꽃잎 모양(petal pattern)을 형성하고, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5 내지 4.0 ㎛이다.
본 발명은 기판, 상기 기판의 표면 위에 형성된 전도층, 및 상기 기판의 표면 위에 형성된 필름 구조물을 가진 DLC 필름층으로 이루어지는 전자-방출원을 제공함으로써 그 목적을 달성한다. 상기 DLC 필름층의 필름 구조물은 상기 기판의 표면 위에 배열되어 꽃잎 모양을 형성하고, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5 내지 4.0 ㎛이다.
본 발명은 형광체 층과 양극층을 갖는 상부 기판층과, 전자 방출층과 음극층을 갖는 하부 기판층을 포함하여 이루어지는 전계 방출 디스플레이를 더 제공하여 본 발명의 목적을 달성한다. 전자 방출층은 음극층과 거의 인접해 있고, 전기적으로 연결되어 있다.
본 발명의 구조적인 형상에 있어서, DLC 층의 필름 구조물은 0.5∼4.0 ㎛이고, 바람직하게는 0.9∼2.0 ㎛인 측면 높이를 갖는다. 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위가 바람직하며, 0.005∼0.05 ㎛ 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명의 구체예에서, 기판 재료는 반도체 재료 또는 유리 재료가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 한 바람직한 구체예에서는, 기판이 유리 재료로 이루어지는 경우, 유리 기판의 표면을 전도층으로 코팅하여 DLC 필름층의 필름 구조물이 전도층 표면 위에 더 용이하게 형성되도록 한다. 그리하여, 본 발명은 상기 전도층을 통한 전자 방출을 위하여 DLC 필름층의 필름 구조물에 전류를 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에 있어서, 전자 방출원의 기판으로서 적합한 재료는 반도체이다. 이 기판 재료는 본래 전도성이 있기 때문에, DLC 필름층의 필름 구조물이 전자 방출원을 형성하기 위해서 기판 표면 위에 직접 형성될 수 있다. 상기 전도층으로 어떠한 전도성 재료도 사용 가능하지만, ITO(인듐 주석 산화물), 아연 산화물, ZTO(아연 주석 산화물), 또는 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 방출원의 DLC 필름층의 필름 구조물은 긴-스트립(strip) 필름 구조물이나 커브진(curved) 필름 구조물이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 필름 구조물의 주요 특징은 높은 종횡비를 갖는다는 점인데, 이는 본 발명의 DLC 필름층이 우수한 전자 방출원에 적합한 뛰어난 필름 강화 요인과 낮은 전자 친화력을 갖게 한다. 또한, 본 발명의 전계 방출 디스플레이에 있어서, DLC의 마이크로-규모의 필름 구조물은 안정적이고, 어떠한 표면 수정 없이도 전자 방출에 적합한 좋은 재료가 될 수 있다.
본 발명의 전자-방출원은 전자 방출을 필요로 하는 어떤 기술 분야에도 적용될 수 있고, 특히 전계 방출 요소와 같은 냉음극 방출기(cold cathode emitter), 전계 방출 디스플레이, 또는 평판 광원(flat panel light source)에 적용될 수 있다.
본 발명의 전계 방출 디스플레이는 상부 기판과 하부 기판 사이에 위치한 게이트(gate) 전극층을 더 포함한다. 이 게이트 전극층은 전계 방출 디스플레이에 사용되던 종래의 어떤 게이트 전극도 가능하지만, 링(ring) 모양의 게이트 전극이 사용되는 것이 바람직하다. 이 게이트 전극층은 모든 전자 방출원으로 하여금 예정된 시간에 정확하게 전자를 방출할 수 있도록 해 준다.
본 발명의 전계 방출 디스플레이의 상부 기판은 포토-마스크(photo-mask) 층을 더 포함할 수 있다. 포토-마스크 층은 형광체 층의 측면에 가까이 위치하여 누출광을 차단하고 픽쳐 콘트라스트(picture contrast)를 향상시킨다.
종래의 탄소 나노튜브 재료와 비교하면, 본 발명에 사용되는 DLC 마이크로-규모의 필름 구조물은 성장 과정에서 상대적으로 낮은 온도를 필요로 하고, 유리 기판 표면 위에 직접 성장될 수 있고, 이는 제조시 유리한 요소가 된다. 또한, DLC 필름은 넓은 면적에 대해 작업할 수 있는 스퍼터링 공정(sputtering process)을 사용하여 기판의 표면에 증착되므로, 제조시간 및 제조비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 첨부된 도면을 참고로 하기 상세한 설명에 의하여 보다 더 명확해질 것이다.
발명의 바람직한 구체예에 대한 상세한 설명
구체예 1
본 발명의 구체예에 따른 DLC 필름층의 제조 공정을 아래에 설명한다. 제1도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 DLC 필름층을 제조하기 위한 스퍼터링 반응 챔버(100)의 개략적인 도면이다.
우선 스퍼터링을 행하기 위한 반응 챔버(100)가 구비된다. 반응 챔버(100)는 기판(111)을 가열하기 위한 히터(10)와 램프(1), 기판(111)을 지탱하기 위한 로드 플랫폼(load platform)(11), 목적물 재료(12) 상에 전압을 인가하기 위한 전력 공급원(13), 및 반응 기체를 공급하기 위한 복수개의 기체 공급 장치 A, B 및 C를 포함한다. DLC 필름층 형성 과정 중에, 기체 공급 장치의 수는 제조 과정에 요구되는 기체 상태에 따라 증가될 수도 있고 감소될 수도 있다.
다음, 기판(111)의 표면을 세정하고, 반응 챔버(100) 내의 로드 플랫폼(11)에 기판(111)을 위치시켜 고정시킨다. 이 구체예에서, 기판(111)은 반도체 실리콘 웨이퍼이다. 다음으로, 진공 펌프 장치(14)를 사용하여 반응 챔버(100)로부터 공기를 제거하여 압력이 1×10-5 torr 이하가 되게 하고, 램프(1)는 기판(111)을 400℃까지 가열한다.
다음, 반응에 요구되는 기체는 기체 공급 장치 A, B, C에 의하여 반응 챔 버(100) 속으로 공급되고, 질량 흐름 조절기(도시되지 않음)가 반응 챔버(100) 속으로의 기체 유량을 조절하도록 구비된다. 이 구체예에서 기체 공급 장치 A, B 및 C는 각각 아르곤, 메탄 및 수소를 포함하는 기체 공급원이다. 상기 세 종류의 기체가 반응 챔버(100) 속으로 도입되는지의 여부는 제조 조건에 의해 결정되고, 기체의 흐름은 기체 공급 밸브(a1, b1, c1)에 의해서 조절된다. 이 구체예에서 반응 챔버(100) 속으로 도입되는 기체는 기체 비율이 2:1:1인 아르곤, 메탄 및 수소이다.
이 구체예에서, 상기 반응 기체가 반응 챔버(100) 속으로 도입될 때, 내부 압력은 9×10-3 torr로 조절된다. 다른 구체예에 있어서, 스퍼터링 반응을 위한 주위 압력은 제조상의 필요에 따라 적합한 다른 수치로 제어될 수 있다.
그 다음, 흑연 목적물 재료(12)를 200W의 RF 전력으로 30분간 예비 스퍼터링하여 셔터(15)가 닫혀질 때 목적물 재료(12)의 표면으로부터 가능한 오염물을 제거하도록 한다. 다시 셔터(15)가 열리고 기판(111)의 표면을 70분간 스퍼터링하여 기판 표면 위에 DLC 층을 성장시킨다.
제2a도 및 제2b도는 각각 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 표면에 DLC 필름층이 증착된 기판의 정면 또는 측면의 SEM(주사전자 현미경) 사진을 나타내고 있다.
제2a도 및 제2b도에서 나타난 바와 같이, 이 구체예에서 제조된 상기 DLC 필름층은 커브진(curved) 필름 구조물이거나 긴-스트립 필름 구조물이다. 상기 필름 구조물은 기판(111)의 표면 위에 3-차원적인 꽃잎 모양으로 배열되어 있다. 이 구 체예에 있어서 상기 필름 구조물의 평균 높이는 1 ㎛이고, 상기 필름 구조물의 평균 두께는 10 nm 내지 20 nm인 것이 바람직하다.
이처럼 본 구체예에서 제조된 DLC 필름층은 높은 종횡비를 갖는 특징이 있고 본 구체예에서 사용되는 기판은 전도성 물질, 즉, 반도체이므로, 전자-방출원으로써 직접 사용될 수 있다.
구체예 2
전계 방출 테스트:
이 구체예에 있어서, DLC 필름층을 가진 기판(111)을 전계 방출 테스트를 위하여 8×8 mm 크기를 가진 테스트용 필름(3)으로 절단하였다. 제3도는 본 발명의 구체예에 따라 전계 방출 효과를 테스트하기 위한 다이오드 타입 장치를 나타내는 개략적인 도면이다. 본 구체예의 전계 방출 테스트에 있어서, DLC 필름층(31)을 가진 테스트 필름(3)이 음극 플레이트(301)로써 사용되고, 발광층(33)을 가진 ITO 유리 기판(32)이 양극 플레이트(302)로써 사용된다. 본 구체예에 있어서, 발광층(33)은 형광체 층이고, ITO 유리 기판(32)은 양극층(도시되지 않음)으로서의 역할을 하는 ITO(인듐-주석 산화물) 층을 갖는 유리 기판이다.
우선, 음극 플레이트(301)는 노치(notch)(35) 내에 설치되고, 그 위쪽에는 양극 플레이트(302)가 덮게 된다. 노치(35)는 진공 챔버 내부에 위치시키고, 그 압력은 1×10-6 torr 이하로 낮춘다. 음극 플레이트(301)의 전자-방출원에 의하여 생 성되는 전류의 크기를 측정하기 위하여 두 전극 플레이트(301, 302) 사이에 전압을 인가한다.
구체예 3 내지 7
구체예 3 내지 7에서의 상기 DLC 필름층은 스퍼터링하는 동안 사용되는 기체의 차이점을 제외하고는 구체예 1에서 설명된 것과 동일한 단계, 공정 및 동일한 파라미터들 하에서 제조된다. 다른 구체예에서 도입된 다른 비율의 수소는 상기 DLC 필름의 필름 구조물의 밀도를 제어하기 위한 것이다.
표 1은 구체예 3 내지 7에서 사용되는 각기 다른 기체 비율을 나타내고 있다.
아르곤 메탄 수소
구체예 3 8 8 8
구체예 4 10 5 5
구체예 5 10 5 2
구체예 6 16 8 0
구체예 7 16 4 0
제4도는 구체예 3 내지 7에서 제조된 DLC 필름층의 라만 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 제4도로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 제조되는 DLC 층은 주로 3-차원 구조인 SP3와 평면 구조인 SP2로 구성되어 있기 때문에, 약 1332 cm-1의 흡수 피크(absorption peak)를 가진 사면체 다이아몬드 구조와 약 1580 cm-1의 흡수 피크를 가진 평면 흑연 구조를 가진다.
구체예 8
전계 방출 테스트:
구체예 1과 마찬가지로, 구체예 3 내지 7에서 제조된 DLC 층을 가진 기판은 다이오드 타입 장치로 전계 방출 테스트 되었고, 그 결과는 제5도에 나타내었다.
제5도에 있어서, x-축은 두 전극 플레이트 사이에 인가된 전기장 세기(V/㎛)를 나타내고, y-축은 DLC 층에 의해 방출되는 전류 밀도(㎂/㎠)를 나타낸다. 상기 결과에 의해 나타난 바와 같이, 스퍼터링 공정에서 탄소 필름 에칭(etching)을 위해 수소의 농도를 증가시킴으로써 더 우수한 전계 방출 효과를 가지는 덜 조밀하게 배열된 필름 구조를 형성하였다.
구체예 9
이 구체예에 있어서, 전계 방출 디스플레이의 하부 기판의 표면은 음극층으로써 역할을 하는 몰리브덴/티타늄 금속층을 포함한다. 이 구체예에서 사용되는 기판의 재료는 유리이다. 또한 이 구체예에 있어서 음극층의 표면은 또한 패턴화된 절연층 및 음극 표면을 부분적으로 노출시키기 위한 게이트 전극층을 포함한다. 상기 절연층은 전기적 절연을 위하여 음극층과 게이트 전극층 사이에 위치한다.
상기에서 언급한 하부 기판 구조물은 스퍼터링 반응 챔버 내에 배치되고 제1 구체예에서 설명한 바와 같이 스퍼터링 반응이 진행되어 노출된 음극 표면에 DLC 필름층을 갖는 전자 방출층을 성장시킨다. 마지막으로 상기 게이트 전극의 표면 위에 증착된 DLC 필름층을 제거하여 이 구체예의 전계 방출 디스플레이의 하부 기판을 얻는다. 이 구체예의 DLC 필름층의 구조적인 특성은 제1 구체예의 특성과 유사하다.
제6도는 전계 방출 테스트 결과를 나타내는 그래프이다. 상기 두 전극 플레이트 사이에 인가된 전기장의 세기가 증가할 때, 상기 전자-방출원의 전류 밀도 또한 증가한다. 또한, 제6도로부터 알 수 있듯이, 상기 음극층과 양극층 사이의 전압 차이가 10V에서 35V까지 점진적으로 증가할 때, 전계 방출 효과가 매우 증가되는 것이 관찰되었다. 그러나, 이러한 인가되는 전압차는 한계에 도달한다. 즉, 만약 이러한 전압차가 음극층과 게이트 전극층 사이에 40V와 50V의 전압차가 인가되는 것과 같이 구성 성분들이 견딜 수 있는 부하보다 크다면, 대부분의 전자들은 상기 게이트 전극 쪽으로 당겨지게 되어, 역 효과를 일으킨다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 전계 방출 성분, 전계 방출 디스플레이, 혹은 평판 광원과 같은 냉음극 방출원에 적용될 수 있고, 전자-방출원 재료로써 적합한 높은 종횡비를 가지는 마이크로-규모의 필름 구조물을 가지는 DLC를 제조할 수 있다.
본 발명은 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 마이크로-규모의 필름 구조물이 표면 위에 증착되고, 탄소 전자 방출 물질을 포함하는 우수한 전 계 강화 요소를 가진 전자 방출원 및 상기 전자 방출원이 적용된 전계 방출 디스플레이를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명이 그 바람직한 구체예와 관련하여 설명되었지만, 청구범위에 청구된 바와 같이 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않고 다른 여러 가지 변형이나 변경이 실시될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판, 및 그 기판의 표면 위에 증착된 필름 구조물을 가진 DLC(다이아몬드형 탄소) 필름층으로 이루어지고, 상기 DLC 필름층의 필름 구조물은 상기 기판의 표면 위에 배열되어 커브(curve)형 필름 구조물, 긴-스트립(long-strip) 필름 구조물, 또는 이들을 조합한 모양을 형성하고, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 반도체 재료, 금속 재료, 절연 재료, 또는 유리 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  6. 기판, 그 기판의 표면 위에 형성된 전도층, 및 상기 전도층 위에 증착된 필름 구조물을 가진 DLC(다이아몬드형 탄소) 필름층으로 이루어지고, 상기 DLC 필름층의 필름 구조물은 상기 기판의 표면 위에 배열되어 커브(curve)형 필름 구조물, 긴-스트립(long-strip) 필름 구조물, 또는 이들을 조합한 모양을 형성하고, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판은 반도체 재료, 금속 재료, 절연 재료, 또는 유리 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전도층은 ITO, 아연 산화물, ZTO, 금속 또는 금속 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  9. 제6항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  10. 제6항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  11. 제6항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  12. 형광체 층과 양극층을 갖는 상부 기판, 및 서로 밀접하게 인접하여 있는 전자 방출층과 음극층을 갖는 하부 기판로 이루어지고, 상기 전자 방출층은 상기 기판의 표면 위에 배열되어 커브(curve)형 필름 구조물, 긴-스트립(long-strip) 필름 구조물, 또는 이들을 조합한 모양을 형성하는 복수개의 마이크로-규모의 필름 구조물을 가진 DLC로 이루어지고, 상기 필름 구조물은 0.5∼4.0 ㎛ 범위의 측면 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  16. 제12항에 있어서, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 위치한 게이트 전극층을 더 포함하여 이루어지고, 상기 게이트 전극층은 복수개의 게이트 전극인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  17. 제12항에 있어서, 상기 상부 기판이 상기 형광체 층에 가까이 인접한 마스크 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006003847B4 (de) * 2006-01-26 2011-08-18 Siemens AG, 80333 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines polykristallinen Keramikfilms auf einem Substrat
TWI363367B (en) * 2007-12-26 2012-05-01 Tatung Co Composite field emission source and method of fabricating the same
TWI413148B (zh) * 2009-12-25 2013-10-21 Tatung Co 電子場發射源及其製作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08225393A (ja) * 1994-10-31 1996-09-03 At & T Corp 改善されたダイヤモンド薄膜エミッタを用いた電界放射デバイス
KR20050066760A (ko) * 2003-12-27 2005-06-30 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시장치 및 그 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6265068B1 (en) * 1997-11-26 2001-07-24 3M Innovative Properties Company Diamond-like carbon coatings on inorganic phosphors
JPH11204022A (ja) * 1998-01-07 1999-07-30 Komatsu Ltd 冷陰極およびこの冷陰極を用いた素子
JP2000182508A (ja) * 1998-12-16 2000-06-30 Sony Corp 電界放出型カソード、電子放出装置、および電子放出装置の製造方法
US6448709B1 (en) * 1999-09-15 2002-09-10 Industrial Technology Research Institute Field emission display panel having diode structure and method for fabricating
JP2004111292A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Hitachi Displays Ltd 表示装置及びその製造方法
KR20060019845A (ko) * 2004-08-30 2006-03-06 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08225393A (ja) * 1994-10-31 1996-09-03 At & T Corp 改善されたダイヤモンド薄膜エミッタを用いた電界放射デバイス
KR20050066760A (ko) * 2003-12-27 2005-06-30 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시장치 및 그 제조방법

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